老哈河下游背风侧谷坡的风速脉动特征

基于老哈河下游春季起沙风地面4.00m高度范围内实地观测的风速数据,从风速脉动、风速脉动强度两个方面对背风侧谷坡顶和坡脚的风速脉动特征进行分析.结果表明:①坡顶除在0.25 m高度受地表植被和沙粒的跃移运动影响外,风速脉动值和强度都随着距地表高度的增加而逐渐加大,其最大脉动值超过4.00 m·s-1,风速脉动相对值(阵性度)基本稳定;②背风坡脚因谷坡地形突变产生的“二次流”,使风速脉动值和相对值都不稳定,脉动强度随着距地表高度的增加而逐渐加大,其最大脉动值超过3.00 m·s-1;③背风坡顶和坡脚各自高度的风速脉动频率具有一致性,但脉动频率不稳定,无明显周期性.坡顶的风速脉动值和强度都大于背风坡脚,但风速脉动相对值小于背风坡脚.     

新疆策勒4个典型下垫面近地层风速脉动特征

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒沙漠-绿洲过渡带为研究区,对流沙地、半固定沙地、固定沙地和绿洲内部4个下垫面平均风速、风速脉动和风向脉动特征进行分析,探讨风速、风向脉动差异原因。结果表明:1平均风速与阵风风速之间符合线性相关性,相关性随着距离地表高度的增大而增大,各高度平均风速与阵风风速都呈极显著正相关(P0.01);2从流沙前缘沿主风向至绿洲内部,随着植被盖度的增加,平均风速逐渐降低,且离地表越近降低的幅度越大;3随距离地表高度的增大,各测点风速脉动强度呈现先增大后减小的趋势,风速脉动相对值呈减小的趋势。从流沙地、半固定沙地、固定沙地到绿洲内部,风速脉动强度和风速脉动相对值总体上呈现增大的趋势,而在4个下垫面中,绿洲内部不同高度的风速脉动强度在夏季表现为最小,在冬季表现为最大;4风向脉动幅度以流沙地最小,半固定沙地、固定沙地次之,绿洲内部最大,即随植被覆盖度增加而增大。     

风力作用下沙粒冲击起动风速分析

冲击起动风速是风供给沙粒的能量沙粒与床面碰撞损失的能量正好相等时的风速.文中研究了碰撞过程中入射沙粒动量损失与平坦床面松散沙粒所受冲击力之间的关系,推导沙粒冲击起动风速(Uit)的表达式.对于粗沙(d≥0.1mm),发现U;t与流体起动风速(Uft)的关系可简单地表示成:Uit/Uft=√-yd1/2,其中d为粒径,Y为经验系数.     

策勒不同下垫面风速廓线时空差异研究

通过对新疆策勒4个下垫面10m高风速廓线及粗糙度、摩阻风速等分析,探讨不同时空条件下植被和地形对风场的影响。结果表明:在中性层结下,从流沙前沿到半固定沙地、固定沙地扬沙天气风速廓线斜率依次降低,风速较大时基本符合对数关系,其拟合程度依次是半固定沙地﹥固定沙地﹥流沙地,绿洲内部2m以上高度的风速较大时与高度基本符合对数关系。春季沙尘暴期间风速较小时半固定沙地0-10m高及绿洲内部2m以上高度风速与高度变化接近对数关系,当夏季沙尘暴风速较大时,4个下垫面不同高度风速与高度之间都不呈现对数关系。随着地表植被覆盖度的增加,粗糙度和摩阻风速也迅速增加,绿洲内部夏季沙尘暴天气近地表粗糙度比春季地表粗糙度增加较为显著。     

民勤地区沙尘暴近地面风速特征及其与环境因子的关系

作为沙尘暴发生必不可少的动力条件,风是判定沙尘暴强度的主要指标,也是沙尘暴预测预报的依据。虽然人类对风的认识很早、研究很多,但是对沙尘暴过程中的风速特征仍然在不断的探索中。文中研究了民勤荒漠区、绿洲边缘和绿洲内部三种下垫面近地面50m沙尘暴风速特征及其与环境因子的关系。主要研究结果是:1)在三种不同的下垫面条件下,沙尘暴风速在近地面50m范围内风速均随高度遵循幂函数关系递增。2)从荒漠区到绿洲边缘近地表0-50m内风速平均削减4.11%,再从绿洲边缘到达绿洲内部风速平均削减30.45%。风穿越研究断面,随高度增加风速削减率逐渐减小。3)不同季节,沙尘暴平均风速没有明显差异,但地表粗糙度越小沙尘暴平均风速的季节性差异越大,高度越高季节差异越大。4)绿洲内部地表粗糙度为2.121 cm,绿洲边缘为0.082 cm,荒漠区为0.023 cm。5)根据每次沙尘暴过程中30m in平均风速随时间的振荡曲线的轮廓可将沙尘暴归纳为三类,分别为单峰型、双峰型和多峰型。这三种不同类型的沙尘暴在大气环流背景、沙尘暴的发生时间、沙尘暴过程中风速的时空变化等均有明显的不同。在一次沙尘暴过程中,从垂直梯度看,随着高度的增加风速随时间曲线的振幅增大,而振荡频率降低;从水平梯度看,沙尘暴流场从荒漠区经绿洲边缘到达绿洲内部,风速曲线振幅逐渐减小,振荡频率逐渐增加。     

垄状微地形对近地表空气动力学特征的影响

在旱作农田中,耕作土垄常被用作风蚀控制系统的一部分,但其对近地表风速的影响机制尚不明确。基于此,文中利用风洞实验,测量了不同结构垄状微地形条件下的近地表风速。结果表明：气流通过垄覆盖区域时,在第一行垄周围风速变化最大,之后风速变化逐渐减小,趋于稳定,近地表风速沿风向表现为规律性的波动变化特征。相对于无垄状态,所有垄结构的风速降低率均在33%以上。垄结构不同,对近地表气流的影响机制不同。垄间距较小时,风速廓线形态以两段式为主,垄以粗糙元的形式影响气流;垄间距较大时,垄间风速减弱和恢复的水平距离增加,风速廓线形态以三段式为主,此时垄则起到风障的作用。     

沙拐枣幼苗生理特性对风速变化的响应

为了研究沙拐枣(Calligonum mongolicm Turcz.)幼苗生理特性对风速变化的响应,利用风洞分别模拟5、8、11、14和17m·s~(-1)持续30min的风吹条件,测定风吹后幼苗同化枝的丙二醛、叶绿素和脯氨酸含量及其抗氧化酶活性。结果显示,和未吹风对照相比,不同风速吹袭后沙拐枣幼苗同化枝的各生理指标均发生了不同程度的变化,除8m·s~(-1)和17m·s~(-1)风速条件下过氧化物酶活性有显著差异(P<0.05)外,其余各风速条件与对照以及不同风速条件之间的各生理指标均无显著差异(P>0.05)。在风速由小到大的变化过程中,沙拐枣幼苗的丙二醛含量先下降后上升,叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量先上升后下降,叶绿素a和b的比值先下降后上升,超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶活性先上升后下降,过氧化物酶活性先下降后上升,脯氨酸含量呈波动式变化。结果表明:低风速对沙拐枣幼苗的生理过程没有影响甚至是有利的,表现为超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶活性升高,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量增加,叶绿素a和b的比值下降,丙二醛含量下降;高风速对沙拐枣幼苗的生理过程具有不同程度的影响,表现为过氧化物酶活性升高,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量降低,叶绿素a和b的比值升高,丙二醛含量升高,同化枝受到肉眼可见的伤害。     

地表粗糙度计算方法的分析与研究

本文通过对先分别计算每次所测数据的粗糙度然而再平均（方法一）与先平均风速比值然后再计算粗糙度（方法二）两种方法进行比较分析，结果发现方法二所确定的粗糙度更为合理。     

渭河流域近52年日照时数和风速时空变化特征

利用渭河流域1959—2010年23个气象站的风速和日照时数观测数据,通过线性拟合、Mann-Kendall突变检验等方法分析了该地区近52 a日照时数和风速的年、季、月的时空变化以及突变特征。结果表明:近52 a来渭河流域大部分地区日照时数表现为减少趋势,平均每10 a减少10.13 h,1973年前后发生突变;空间分布上以关中平原减少最为突出,季节上以夏季和冬季的减少趋势最显著;流域年平均风速也呈明显减少趋势,平均每10 a减少0.05 m/s,1981年左右发生突变,4个季节的风速变化都是以关中平原和黄土高原丘陵沟壑区减少趋势最为显著;风速的年内变化表现为偏双峰型,4月最大,形成年内的第一峰值,最低值出现在每年的10月,第二峰值出现在每年的11月。     

基于器测能见度的沙尘暴分析

本文通过分析塔克拉玛干沙漠腹地能见度仪、自动气象站观测沙尘暴的资料,得到:(1)在沙尘暴过程中,器测能见度越小,持续时间越短,随着器测能见度增大,持续时间呈波动增长,持续时间最长的等级是800m,时间为419min。(2)在沙尘暴过程中,器测能见度200m,500m是两个明显的分界点,在分界线左右的能见度持续时间变化较大,最大相差20倍,在<200m,200-500m,500-1000m三段范围内器测能见度持续时间变化不大,最大相差0.8倍,(3)沙尘暴过程中,平均风速的变化趋势是随着器测能见度增大而减小,平均风速最大值出现在能见度400m处,最小值出现在能见度接近1000m处,平均风速11.9m/s,最大风速21.1m/s。器测能见度从400m变化到500m风速有较大减小。气压和相对湿度以器测能见度500m为界,能见度<500m,数值较大,能见度>500m数值较小。(4)根据器测各能见度持续时间、气象要素变化和统计检验,沙尘暴中,在器测能见度500m处各气象要素变化很大,这对沙尘暴分级有积极意义。(5)器测能见度与人工观测值有较大差距,但它们之间有较好相关性,其相关系数是R=0.7993,通过了t检验(α=0.01)。它们之间拟合方程是y=5.746X0.8523。     

乌鲁木齐市近43年风速气候特征分析

利用乌鲁木齐市1961-2003年逐日平均风速资料,分析了乌鲁木齐市近43年风速的基本气候特征、变化趋势和年际、年代际变化等。其主要结果是:乌鲁木齐市年平均风速为2.47m.s-1。一年四季中夏季的平均风速最大为3.08m.s-1,冬季最小为1.52m.s-1,春季和秋季则分别为2.94m.s-1和2.31m.s-1。近43年乌鲁木齐市春季、夏季、秋季、以及年风速呈下降趋势,而冬季呈上升趋势。Morlet小波分析表明乌鲁木齐市风速变化具有准6、8年的年际尺度和准13、21年的年代际尺度周期变化,其中准13年周期振荡最为强烈。乌鲁木齐市风速变化是不同尺度周期振荡综合作用的结果。     

格状沙障内风速波动特征初步研究

通过对不同孔隙度格状沙障内风沙流中风速波动特征研究发现:风沙流中各高度层风速波动具有很好的相关性,其波动幅度随孔隙度的增加而减小;瞬时风速在时间序列上波动的均一性随不同高度间距离增加呈递减趋势;瞬时风速的波动性一方面受下垫面性质及外在环境条件的影响,另一方面与其所在高度层沙粒数量和运动状态有关.     

恢复晚更新世以来中国北方地区的古相对风速

风速越大,黄土的沉积通量越大。因此研究距今15万年以来中国北方干旱半干旱地区的古相对风速的时空变化,为古风场的重建提供依据。结果表明,在空间变化上,古风速自西向东逐渐减小。在时间变化上,晚更新世以来各剖面所反映的风速有较大差异,冰期的古相对风速是间冰期的1.54-2.32倍(塔勒德剖面是1.55倍、盘子山剖面是1.75倍、延长剖面是1.54倍、库伦沟剖面是2.32倍),古相对风速的时空变迁反映了各区域独特的地形和气候控制系统。     

戈壁、流沙地表风沙流特性研究

通过对戈壁、流沙地表风沙流特性的风洞模拟实验研究,风沙流中的风速廓线分布满足幂函数的形式,其幂指数在0.20左右。对于戈壁地表,在不同风速下,相同高度层含沙量具有很大的相关性,风沙活动层主要集中在距地表20cm范围内;由于沙粒与戈壁地表的砾石发生碰撞,风沙流不再服从对数关系递减,其极值出现的高度随风速的增加而上移,呈现"象鼻效应"。     

乌峭岭地区风速数据分析及风能密度计算

本文通过分析认为解决我国能源短缺问题的出路在于大量使用可再生能源—风能或太阳能。多年的气象资料显示我国甘肃省内的乌峭岭地区的风力资源相当丰富。基于对该地区近15年的日平均风速的统计分析,计算了各月的风能密度,说明该地区是未来风场建设的理想地区。另外,基于实测数据计算出了两种风速分布密度函数的特征参数,用两种分布密度函数—Weibull和Rayleigh函数预测了各月的风能密度,并与实测值进行了对比及相关性分析,结果说明Weibull函数比Rayleigh函数更准确。     

1971-2010年东北三省平均地面风速变化

利用1971-2010年逐月观测资料,分析东北三省年、季节和月平均地面风速变化的时空特征。结果表明：① 东北三省年平均地面风速变化呈显著递减趋势,变化速率为-0.23 m·s^-1·(10 a）^-1,1971-2000年（前30 a）、1981-2010年（近30 a）和1991-2010年（近20 a）平均地面风速变化均呈显著递减趋势,线性变化速率分别达-0.25 m·s^-1·（10 a）^-1、-0.20 m·s^-1_·（10 a）^-1和-0.17 m·s^-1_`（10 a）^-1,均通过了0.001显著性检验;② 近40 a东北三省各季和逐月平均地面风速变化趋势呈显著递减趋势,均通过了0.001显著性检验;春季递减速率最大,冬、秋季次之,夏季最小;③ 近40 a东北三省地面年平均风速的趋势变化除个别站点外,其他均呈现出比较一致的显著递减趋势,但最近20 a呈显著递减趋势的站点数在减少,递增趋势的站点数增多。     

43年来青海蒸发皿蒸发量变化及其影响因子

选用青海省44个台站观测的基本气象因子数据,分析全省及地区蒸发皿蒸发量在过去43年中的变化趋势,并以线性相关方法进行蒸发皿蒸发量下降成因分析.结果表明:无论是青海全省还是地区蒸发皿蒸发量都表现为明显的下降倾向,并且在空间上具有从柴达木地区向青南地区逐渐减小的趋势,而导致青海省蒸发皿蒸发量下降的主要原因是日较差和风速的减小.     

疏透型林带防护效应的实验及理论研究

采用风洞模拟技术和CFD计算相结合的办法,研究了疏透度(β)和林带带间距(L)对疏透型林带防护效应的影响,理论计算结果与实测数据有较好的吻合性。根据理论计算和实验结果对疏透度和林带带间距的取值进行了优化。